JP5397432B2 - Rotating electrical machine drive system - Google Patents

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Description

本発明は、車両の走行駆動源の一つとして機能する回転電機の駆動システムに関し、特に、駆動システムに設けられた平滑コンデンサの放電技術に関する。   The present invention relates to a drive system for a rotating electrical machine that functions as one of driving driving sources for a vehicle, and more particularly, to a discharge technique for a smoothing capacitor provided in the drive system.

従来から、走行駆動源の一つとして回転電機を搭載した電動車両、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車などが広く知られている。こうした電動車両には、通常、回転電機に交流電力を供給するインバータと、インバータに接続されたバッテリと、インバータの端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、を備えている。かかる車両においては、車両の衝突時には、インバータのスイッチング素子をスイッチングさせて、平滑コンデンサの電荷を放電することが望まれる。この放電を確実に行なうために、特許文献1には車両の衝突を予知した際には、平滑コンデンサの電荷を放電するべく、インバータをスイッチング制御する技術が開示されている。かかる技術によれば、衝突によりインバータの駆動回路が破壊される前に、放電のためにインバータを駆動できるため、コンデンサの電荷を確実に放電できる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle equipped with a rotating electrical machine, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle, is widely known as one of travel driving sources. Such an electric vehicle is usually provided with an inverter that supplies AC power to the rotating electrical machine, a battery connected to the inverter, and a smoothing capacitor that smoothes the voltage between the terminals of the inverter. In such a vehicle, at the time of a vehicle collision, it is desirable to switch the switching element of the inverter to discharge the electric charge of the smoothing capacitor. In order to reliably perform this discharge, Patent Document 1 discloses a technique for switching control of an inverter so as to discharge a charge of a smoothing capacitor when a vehicle collision is predicted. According to this technique, since the inverter can be driven for discharging before the drive circuit of the inverter is destroyed due to a collision, the electric charge of the capacitor can be reliably discharged.

特開2005−020952号公報JP-A-2005-020952 特開2005−094883号公報JP 2005-094883 A 特開2006−020450号公報JP 2006-020450 A

しかし、こうした放電処理の際、回転電機が回転していると逆起電圧が発生し、放電できない、もしくは、放電に時間がかかるという問題があった。特に、車両の衝突に伴い、ドライブシャフトが抜けた場合や、車両が横転した場合には、車両が停止しても、モータが回り続けることになるため、こうした問題が発生しやすかった。   However, during such discharge treatment, if the rotating electrical machine is rotating, a counter electromotive voltage is generated, and there is a problem that the discharge cannot be performed or the discharge takes time. In particular, when the drive shaft comes off due to a vehicle collision or when the vehicle rolls over, such a problem is likely to occur because the motor continues to rotate even if the vehicle stops.

特許文献2,3には、車両の衝突を検知した場合には、インバータの上アーム側のスイッチング素子をオフし、下アーム側のスイッチング素子をオンとすることにより、車両の制動力を発生させ、その後、全てのスイッチング素子をオンとして平滑コンデンサに残存している電荷を放電する技術が開示されている。このように放電に先立って、制動力を生じさせ、回転電機の回転数を低減させることにより、衝突から放電完了までの時間をより短縮できる。   In Patent Documents 2 and 3, when a vehicle collision is detected, the switching element on the upper arm side of the inverter is turned off and the switching element on the lower arm side is turned on to generate the braking force of the vehicle. Thereafter, a technique is disclosed in which all the switching elements are turned on to discharge the electric charge remaining in the smoothing capacitor. Thus, prior to the discharge, a braking force is generated and the rotational speed of the rotating electrical machine is reduced, whereby the time from the collision to the completion of the discharge can be further shortened.

しかし、特許文献2,3記載の技術では、回転電機の回転数を効率的に低減させることはできなかった。その結果、特許文献2,3の技術でも、放電完了までに時間がかかることがあった。   However, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 have not been able to efficiently reduce the rotational speed of the rotating electrical machine. As a result, even with the techniques of Patent Documents 2 and 3, it may take time to complete the discharge.

そこで、本発明では、平滑コンデンサの放電を、より迅速に行なえる回転電機の駆動システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a drive system for a rotating electrical machine that can discharge a smoothing capacitor more quickly.

本発明の駆動システムは、車両の走行駆動源の一つとして機能する回転電機の駆動システムであって、前記車両の衝突また衝突の可能性を検知する衝突検知手段と、直流電源から供給された直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に出力するインバータと、前記インバータの端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記衝突また衝突の可能性が検知された際に、前記直流電源からの電力出力を遮断するとともに、前記回転電機の回転数を予め規定された第一閾値以下にする回転数低減制御を行ない、前記回転数が前記第一閾値以下になれば前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電するべく前記インバータを制御する放電制御を行なう制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記回転数低減制御において、前記回転電機の回転数が前記第一閾値より高い第二閾値超過の場合、前記インバータの上アームまたは下アームの一方のスイッチング素子を1相分のみオンにし、他のスイッチング素子を全てオフとする一相オン制御を行い、前記回転電機の回転数が第二閾値以下、かつ、第一閾値超過の場合、前記インバータの上アームまたは下アームの一方のスイッチング素子を3相分全てオフにするとともに、他方のスイッチング素子を3相分全てがオンとする三相オン制御を行なう、ことを特徴とする。 The drive system of the present invention is a drive system for a rotating electrical machine that functions as one of the travel drive sources of a vehicle, and is supplied from a collision detection means for detecting the collision of the vehicle or the possibility of a collision, and a DC power source. An inverter that converts direct current power into alternating current power and outputs it to the rotating electrical machine, a smoothing capacitor that smoothes a voltage between terminals of the inverter, and the direct current power source when the collision or the possibility of the collision is detected with interrupting the power output from the rotational speed reduction control lines stomach to below a first threshold value defined in advance the rotational speed of the rotary electric machine, the smoothing capacitor if the rotational speed is below said first threshold value Control means for performing discharge control for controlling the inverter so as to discharge the electric charge stored in the control circuit, wherein the control means is the rotational speed of the rotating electrical machine in the rotational speed reduction control. For high second-threshold value than the first threshold value, and one of the switching elements of the arm or the lower arm is turned on only one phase on the inverter, line physician an phase ON control for all the other switching element off When the rotational speed of the rotating electrical machine is equal to or lower than the second threshold value and exceeds the first threshold value, the switching element on the upper arm or the lower arm of the inverter is turned off for all three phases, and the other switching element is turned on. Three-phase on control is performed in which all three phases are turned on .

他の好適な態様では、前記第二閾値は、一相オン制御時に生じる引きずりトルクと三相オン制御時に生じる引きずりトルクとの大小関係が逆転する際の回転数である。   In another preferred aspect, the second threshold value is the rotation speed when the magnitude relationship between the drag torque generated during the one-phase on control and the drag torque generated during the three-phase on control is reversed.

本発明によれば、第二閾値より高い回転数域においては、一相オン制御が実行されるため、より迅速に回転数を低減でき、ひいては、衝突検知から放電完了までの時間をより短縮することができる。   According to the present invention, since the one-phase on control is executed in the rotation speed range higher than the second threshold value, the rotation speed can be reduced more quickly, and thus the time from the collision detection to the completion of discharge is further shortened. be able to.

本発明の実施形態である駆動システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the drive system which is embodiment of this invention. 引きずりトルクと回転数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between drag torque and rotation speed. 衝突検知後の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control after a collision detection. 本実施形態、および、三相オン制御のみを行なった場合における回転数の変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a change of the rotation speed at the time of performing only this embodiment and three-phase ON control.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である回転電機10の駆動システムの構成を示す図である。この駆動システムは、走行駆動源の一つとして回転電機10を搭載した車両、例えば、ハイブリッド自動車や、電気自動車などに搭載され、当該回転電機10の駆動を制御する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a drive system for a rotating electrical machine 10 according to an embodiment of the present invention. This drive system is mounted on a vehicle equipped with the rotating electrical machine 10 as one of the travel drive sources, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle, and controls driving of the rotating electrical machine 10.

駆動システムは、直流電源16や、平滑コンデンサ14、インバータ12、衝突検知装置22、制御部などを備えている。この駆動システムによって駆動される回転電機10は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータとして機能する一方で、自動車の制動時、駆動輪からの回転力を受けて回生電力を発生するジェネレータとしても機能する回転電機10である。   The drive system includes a DC power supply 16, a smoothing capacitor 14, an inverter 12, a collision detection device 22, a control unit, and the like. The rotating electrical machine 10 driven by this drive system functions as a motor that generates torque for driving the driving wheels of the vehicle, while generating regenerative power by receiving the rotational force from the driving wheels during braking of the automobile. The rotating electrical machine 10 also functions as a generator.

直流電源16は、蓄電装置(図示せず)を含んで構成され、電源ラインVLおよびアースラインSLの間に直流電圧を出力する。たとえば、直流電源16を、二次電池および昇降圧コンバータの組合せにより、二次電池の出力電圧を変換して電源ラインVLおよびアースラインSLに出力する構成とすることが可能である。この場合には、昇降圧コンバータを双方向の電力変換可能なように構成して、電源ラインVLおよびアースラインSL間の直流電圧を二次電池の充電電圧に変換する。   DC power supply 16 includes a power storage device (not shown), and outputs a DC voltage between power supply line VL and earth line SL. For example, the DC power supply 16 can be configured to convert the output voltage of the secondary battery and output it to the power supply line VL and the earth line SL by a combination of the secondary battery and the buck-boost converter. In this case, the step-up / down converter is configured to be capable of bidirectional power conversion, and the DC voltage between the power supply line VL and the earth line SL is converted to the charging voltage of the secondary battery.

システムリレーSR1は、直流電源16の正極と電源ラインVLとの間に接続され、システムリレーSR2は、直流電源16の負極とアースラインSLとの間に接続される。システムリレーSR1,SR2は、MG駆動用コンピュータ18からの信号によりオン/オフされる。また、電源ラインVLおよびアースラインSLの間には、平滑コンデンサ14が接続されている。   System relay SR1 is connected between the positive electrode of DC power supply 16 and power supply line VL, and system relay SR2 is connected between the negative electrode of DC power supply 16 and ground line SL. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by a signal from computer 18 for driving MG. A smoothing capacitor 14 is connected between the power supply line VL and the earth line SL.

インバータ12は、U相アーム30と、V相アーム32と、W相アーム34とからなる。U相アーム30、V相アーム32およびW相アーム34は、電源ラインVLとアースラインSLとの間に並列に設けられる。   Inverter 12 includes a U-phase arm 30, a V-phase arm 32, and a W-phase arm 34. U-phase arm 30, V-phase arm 32, and W-phase arm 34 are provided in parallel between power supply line VL and ground line SL.

U相アーム30は、直列接続されたスイッチング素子Q1,Q2からなる。同様に、V相アーム32も、直列接続された二つのスイッチング素子Q3,Q4からなり、W相アーム34も、直列接続された二つのスイッチング素子Q5,Q6からなる。また、各スイッチング素子Q1〜Q6のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1〜D6がそれぞれ接続されている。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が適用される。スイッチング素子Q1〜Q6は、MG駆動用コンピュータ18からのスイッチング制御信号に対応してオン・オフ制御、すなわちスイッチング制御される。なお、複数のスイッチング素子Q1〜Q6のうち、二次電池の高電圧側(プラス端子側)と接続されているスイッチング素子Q1,Q3,Q5が、インバータ12の上アーム(高電圧側アーム)を構成し、二次電池の低電圧側(マイナス端子側)と接続されているスイッチング素子Q2,Q4,Q6が下アーム(低電圧側アーム)を構成する。   U-phase arm 30 includes switching elements Q1, Q2 connected in series. Similarly, the V-phase arm 32 includes two switching elements Q3 and Q4 connected in series, and the W-phase arm 34 also includes two switching elements Q5 and Q6 connected in series. Further, diodes D1 to D6 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the switching elements Q1 to Q6, respectively. As the switching element in this embodiment, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is applied. The switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6 are subjected to on / off control, i.e., switching control, in response to a switching control signal from the MG driving computer 18. Of the plurality of switching elements Q1 to Q6, the switching elements Q1, Q3, and Q5 connected to the high voltage side (plus terminal side) of the secondary battery serve as the upper arm (high voltage side arm) of the inverter 12. The switching elements Q2, Q4, and Q6 that are configured and connected to the low voltage side (minus terminal side) of the secondary battery constitute a lower arm (low voltage side arm).

各相アームの中間点は、導電線を介して回転電機10の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、回転電機10は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通に接続されて構成される。U相コイルの他端が導電線を介してIGBT素子Q1,Q2の中間点に、V相コイルの他端が導電線を介してIGBT素子Q3,Q4の中間点に、W相コイルの他端が導電線を介してIGBT素子Q5,Q6の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of rotating electrical machine 10 via a conductive wire. That is, the rotating electrical machine 10 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured by connecting one end of three coils of U, V, and W phases in common to a neutral point. The other end of the U-phase coil is connected to the intermediate point of the IGBT elements Q1 and Q2 via the conductive wire, and the other end of the V-phase coil is connected to the intermediate point of the IGBT elements Q3 and Q4 via the conductive wire. Are connected to intermediate points of IGBT elements Q5 and Q6 through conductive lines, respectively.

導電線のうちU相、V相には、電流センサ24が介挿されている。電流センサ24は、回転電機10のU相、V相に流れる電流を検出する。電流センサ24による電流検出値は、MG駆動用コンピュータ18へ送出される。また、U相、V相、W相のモータ電流Iu,Iv,Iw(瞬時値)の和は零であることから、MG駆動用コンピュータ18は、U相、V相のモータ電流からW相のモータ電流Iwを算出する。   A current sensor 24 is inserted in the U phase and the V phase of the conductive wires. The current sensor 24 detects current flowing in the U phase and V phase of the rotating electrical machine 10. The current detection value by the current sensor 24 is sent to the MG drive computer 18. In addition, since the sum of the U-phase, V-phase, and W-phase motor currents Iu, Iv, and Iw (instantaneous values) is zero, the MG drive computer 18 determines the W-phase motor current from the U-phase and V-phase motor currents. The motor current Iw is calculated.

また、回転電機10には、回転子(図示せず)の回転角を検出する位置センサ26が配置される。位置センサ26によって検出された回転角は、MG駆動用コンピュータ18へ送出される。   Further, the rotary electric machine 10 is provided with a position sensor 26 that detects a rotation angle of a rotor (not shown). The rotation angle detected by the position sensor 26 is sent to the MG drive computer 18.

MG駆動用コンピュータ18は、後述するHV−ECU20とともに、制御手段として機能するもので、システムリレーSR1,SR2のオン/オフ制御をするとともに、インバータ12のスイッチング素子Q1〜Q6をスイッチング制御する。MG駆動用コンピュータ18は、HV−ECU20から回転電機10の運転指令を受ける。この運転指令には、回転電機10の運転許可/禁止指示や、トルク指令値、回転数指令等が含まれる。MG駆動用コンピュータ18は、電流センサ24および位置センサ26の検出値に基づくフィードバック制御により、HV−ECU20からの運転指令に従って回転電機10が動作するように、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング動作を制御するスイッチング制御信号を発生する。   The MG drive computer 18 functions as a control unit together with the HV-ECU 20 described later, and controls the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 12 while switching the system relays SR1 and SR2 on / off. The MG drive computer 18 receives an operation command for the rotating electrical machine 10 from the HV-ECU 20. This operation command includes an operation permission / prohibition instruction for the rotating electrical machine 10, a torque command value, a rotation speed command, and the like. The MG drive computer 18 controls the switching operation of the switching elements Q1 to Q6 so that the rotating electrical machine 10 operates according to the operation command from the HV-ECU 20 by feedback control based on the detection values of the current sensor 24 and the position sensor 26. A switching control signal is generated.

たとえば、HV−ECU20により回転電機10の運転指示が発せられている場合には、MG駆動用コンピュータ18は、回転電機10のトルク指令値に応じた各相モータ電流が供給されるように、スイッチング制御信号を発生する。また、回転電機10の回生制動時には、MG駆動用コンピュータ18は、回転電機10によって発電された交流電圧を直流電圧に変換するように、スイッチング制御信号を発生する。さらに、HV−ECU20により、平滑コンデンサ14の放電が指示された場合には、MG駆動用コンピュータ18は、システムリレーSR1,SR2をオフするとともに、放電のためのスイッチング制御信号を発生するが、これについては、後に詳説する。   For example, when an operation instruction for the rotating electrical machine 10 is issued by the HV-ECU 20, the MG driving computer 18 performs switching so that each phase motor current corresponding to the torque command value of the rotating electrical machine 10 is supplied. Generate control signals. Further, at the time of regenerative braking of the rotating electrical machine 10, the MG drive computer 18 generates a switching control signal so as to convert the AC voltage generated by the rotating electrical machine 10 into a DC voltage. Further, when the HV-ECU 20 instructs the discharge of the smoothing capacitor 14, the MG driving computer 18 turns off the system relays SR1 and SR2 and generates a switching control signal for discharging. Will be described in detail later.

HV−ECU20(Electronic Control Unit)は、車両の運転状況に応じて、回転電機10の運転許可/禁止指示や、トルク指令値、回転数指令等を算出し、MG駆動用コンピュータ18に出力する。このHV−ECU20には、衝突検知装置22から衝突検知信号が入力される。衝突検知装置22は、車両に搭載されたレーダセンサやプリクラッシュセンサECUなどから構成される。レーダセンサは、障害物(他車両を含む)と車両(自車両)との衝突速度(すなわち、障害物と自車両との相対速度)および障害物と自車両との距離とを計測する。このレーダセンサには、たとえばレーダクルーズ用ミリ波レーダなどを使用することができる。これらの計測信号は、プリクラッシュセンサECUに送信され、プリクラッシュセンサECUは、送信された信号に基づいて、衝突の可能性の判定を行ない、衝突の可能性があると、HV−ECU20に衝突検知信号を送信する。HV−ECU20は、この衝突検知信号を受信すると、MG駆動用コンピュータ18に対し、平滑コンデンサ14に蓄積された電荷の放電を指示する。   The HV-ECU 20 (Electronic Control Unit) calculates an operation permission / prohibition instruction, a torque command value, a rotation speed command, and the like of the rotating electrical machine 10 according to the driving state of the vehicle, and outputs them to the MG drive computer 18. The HV-ECU 20 receives a collision detection signal from the collision detection device 22. The collision detection device 22 includes a radar sensor and a pre-crash sensor ECU mounted on the vehicle. The radar sensor measures the collision speed (that is, the relative speed between the obstacle and the host vehicle) between the obstacle (including another vehicle) and the vehicle (the host vehicle) and the distance between the obstacle and the host vehicle. As this radar sensor, for example, a millimeter wave radar for radar cruise can be used. These measurement signals are transmitted to the pre-crash sensor ECU. The pre-crash sensor ECU determines the possibility of a collision based on the transmitted signal, and if there is a possibility of a collision, the pre-crash sensor ECU collides with the HV-ECU 20. Send a detection signal. When receiving the collision detection signal, the HV-ECU 20 instructs the MG driving computer 18 to discharge the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 14.

次に、放電時におけるMG駆動用コンピュータ18による制御について詳説する。既述したとおり、HV−ECU20は、衝突検知信号を受信すると、MG駆動用コンピュータ18に対して、平滑コンデンサ14に蓄積された電荷の放電を指示する。この指示を受けると、MG駆動用コンピュータ18は、システムリレーSR1,SR2をオフにし、インバータ12への電力の供給を遮断する。   Next, the control by the MG drive computer 18 during discharge will be described in detail. As described above, when receiving the collision detection signal, the HV-ECU 20 instructs the MG driving computer 18 to discharge the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 14. Upon receiving this instruction, the MG drive computer 18 turns off the system relays SR1 and SR2 and cuts off the supply of power to the inverter 12.

また、MG駆動用コンピュータ18は、インバータ12の駆動を制御して平滑コンデンサ14から電荷を放電する放電制御も実行する。放電制御では、例えば、回転電機10にd軸電流を流すことによって、換言すれば、回転電機10にトルクを発生させないように回転電機10のコイルに通電することによって、平滑コンデンサ14の電荷を放電するようにインバータ12を制御する。このように積極的に電力を消費することにより、平滑コンデンサ14を迅速に放電することができる。   The MG drive computer 18 also executes discharge control for controlling the drive of the inverter 12 and discharging electric charges from the smoothing capacitor 14. In the discharge control, for example, by flowing a d-axis current through the rotating electrical machine 10, in other words, by energizing the coil of the rotating electrical machine 10 so as not to generate torque in the rotating electrical machine 10, the electric charge of the smoothing capacitor 14 is discharged. Thus, the inverter 12 is controlled. Thus, by actively consuming electric power, the smoothing capacitor 14 can be discharged quickly.

しかしながら、この放電制御の際、回転電機10が回転していると逆起電圧が発生し、放電できない、もしくは時間がかかるという問題がある。特に、衝突に伴いドライブシャフトが抜けた場合や、車両が横転した場合には、車両が停止しても、回転電機10が高速で回転し続けることが多い。   However, during this discharge control, if the rotating electrical machine 10 is rotating, a back electromotive voltage is generated, and there is a problem that it cannot be discharged or takes time. In particular, when the drive shaft comes off due to a collision or the vehicle rolls over, the rotating electrical machine 10 often continues to rotate at a high speed even if the vehicle stops.

そこで、本実施形態では、放電制御に先立って、回転電機10の回転速度を低下させる回転数低減制御も行なう。この回転数低減制御では、回転電機10の回転数に応じて、一相オン制御または三相オン制御を実行する。   Therefore, in the present embodiment, prior to the discharge control, the rotational speed reduction control for reducing the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is also performed. In this rotational speed reduction control, one-phase on control or three-phase on control is executed according to the rotational speed of the rotating electrical machine 10.

三相オン制御は、インバータ12のスイッチング素子Q1〜Q6のうち、高電圧側(プラス端子側)と接続されている上アーム、または、低電圧側(マイナス端子側)と接続されている下アームのいずれか一方のスイッチング素子を、三相分全てオンとする制御である。したがって、三相オン制御の場合、上アーム三相分全てがオンかつ下アーム三相分全てがオフ、あるいは、下アーム三相分全てがオンかつ上アーム三相分全てがオフとなる。   The three-phase ON control is performed by the upper arm connected to the high voltage side (plus terminal side) or the lower arm connected to the low voltage side (minus terminal side) of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 12. This control is to turn on one of the switching elements for all three phases. Therefore, in the case of three-phase on control, all the upper arm three phases are on and all the lower arm three phases are off, or all the lower arm three phases are on and all the upper arm three phases are off.

また、一相オン制御は、インバータ12のスイッチング素子Q1〜Q6のうち、高電圧側(プラス端子側)と接続されている上アーム、または、低電圧側(マイナス端子側)と接続されている下アームのいずれか一方のスイッチング素子を一相分のみオンとする制御である。したがって、一相オン制御の場合、上アーム一相がオンかつ上アームの他二相および下アーム三相分全てがオフ、あるいは、下アーム一相がオンかつ下アームの他二相および上アーム三相分全てがオフとなる。   Further, the one-phase on control is connected to the upper arm connected to the high voltage side (plus terminal side) or the low voltage side (minus terminal side) among the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 12. In this control, only one phase of the switching element of the lower arm is turned on. Therefore, in the case of one-phase on control, one upper arm phase is on and all other two phases and lower arm of the upper arm are off, or one lower arm phase is on and the other two phases and upper arm of the lower arm. All three phases are turned off.

この一相オン制御および三相オン制御を行なった場合、回転電機10には、回転に伴う回転抵抗、いわゆる「引きずりトルク」が生じる。本実施形態では、この引きずりトルクを積極的に生じさせることにより、回転電機10の回転数を迅速に低減し、ひいては、迅速な放電を可能としている。   When the one-phase on control and the three-phase on control are performed, the rotating electrical machine 10 generates a rotation resistance, that is, a so-called “drag torque” accompanying the rotation. In the present embodiment, by actively generating this drag torque, the number of rotations of the rotating electrical machine 10 can be quickly reduced, and thus rapid discharge is possible.

ここで、この引きずりトルクは、回転数に応じて変化する。図2は、一相オン制御および三相オン制御を行なった場合に生じる引きずりトルクと回転数との関係を示すグラフである。図2において実線は三相オン制御時の、破線は一相オン制御時の引きずりトルクを示している。なお、引きずりトルクは、回転電機10の力行制御時に生じるトルクと区別するために負の値で表されている。   Here, the drag torque changes according to the rotational speed. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the drag torque generated when the one-phase on control and the three-phase on control are performed and the rotation speed. In FIG. 2, the solid line indicates the drag torque during the three-phase on control, and the broken line indicates the drag torque during the one-phase on control. The drag torque is represented by a negative value in order to distinguish it from torque generated during powering control of the rotating electrical machine 10.

図2から明らかなとおり、三相オン制御時における引きずりトルクは、低回転数域である回転数R1〜R2において急峻に増加した後、急峻に低減し、回転数R2以降では、緩慢に低減し続けていく。したがって、三相オン制御時における引きずりトルクは、低回転数域である回転数R1〜R2においては、比較的高い値をとる一方で、回転数R2以降では比較的低い値をとる。   As is apparent from FIG. 2, the drag torque during the three-phase ON control increases sharply at the rotational speeds R1 to R2 that are in the low rotational speed range, then decreases sharply, and gradually decreases after the rotational speed R2. Continues to. Therefore, the drag torque during the three-phase ON control takes a relatively high value at the rotation speeds R1 to R2 in the low rotation speed range, and takes a relatively low value after the rotation speed R2.

一方、一相オン制御時における引きずりトルクは、比較的高めの回転数である回転数R3(R3>R2)に到達するまで緩慢に増加し、回転数R3で極値を取った後、緩慢に減少していく。   On the other hand, the drag torque at the time of one-phase on control increases slowly until it reaches a relatively high rotation speed R3 (R3> R2), and after reaching an extreme value at the rotation speed R3, it slowly decreases. Decrease.

そして、一相オン制御時と三相オン制御時の引きずりトルクを比較すると、回転数R2に到達するまでの低回転数域では、三相オン制御時の引きずりトルクの方が高いものの、回転数R2を超えた高回転数域では一相オン制御時の引きずりトルクの方が高くなる。本実施形態では、こうした引きずりトルクと回転数との関係に着目し、より高い引きずりトルクが得られる制御を実行する。   When comparing the drag torque at the time of one-phase on control and that at the time of three-phase on control, the drag torque at the time of three-phase on control is higher in the low rpm range until reaching the rpm R2. In the high rotation speed range exceeding R2, the drag torque during the one-phase on control is higher. In the present embodiment, paying attention to the relationship between the drag torque and the rotational speed, control for obtaining a higher drag torque is executed.

具体的には、本実施形態では、回転電機10の回転が実質的に0と見なせる回転数、換言すれば、回転に伴い生じる逆起電圧が小さく、スイッチング制御による放電が規定時間内に行ない得る回転数R1を第一閾値として設定する。また、一相オン制御時の引きずりトルクと、三相オン制御時の引きずりトルクの大小関係が反転する回転数R2を第二閾値として設定する。そして、平滑コンデンサ14の放電のために回転電機10の回転数低減制御が必要になれば、まず、回転電機10の回転数を取得する。そして、得られた回転数が第二閾値R2を超える場合には、一相オン制御を行ない、第二閾値R2以下の場合には、三相オン制御を行なう。そして、回転電機10の回転数が第一閾値R1以下となれば、平滑コンデンサ14の放電制御、すなわち、トルクを発生させないように回転電機10のコイルに通電するべく、インバータ12のスイッチング制御を実行する。かかる構成とすることで、車両の衝突発生後、回転電機10の回転数をより迅速に低減することができ、放電制御をより迅速に開始できる。そして、結果として、車両の衝突発生から放電完了までの時間を短縮することができる。   Specifically, in the present embodiment, the number of rotations at which the rotation of the rotating electrical machine 10 can be regarded as substantially zero, in other words, the back electromotive voltage generated along with the rotation is small, and discharge by switching control can be performed within a specified time. The rotation speed R1 is set as the first threshold value. Further, the rotation speed R2 at which the magnitude relationship between the drag torque during the one-phase on control and the drag torque during the three-phase on control is reversed is set as the second threshold value. If the rotational speed reduction control of the rotating electrical machine 10 is necessary for discharging the smoothing capacitor 14, first, the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is acquired. When the obtained rotational speed exceeds the second threshold value R2, one-phase on control is performed, and when it is equal to or less than the second threshold value R2, three-phase on control is performed. When the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is equal to or less than the first threshold value R1, the discharge control of the smoothing capacitor 14, that is, the switching control of the inverter 12 is performed so that the coil of the rotating electrical machine 10 is energized so as not to generate torque. To do. By setting it as this structure, after the collision of a vehicle, the rotation speed of the rotary electric machine 10 can be reduced more rapidly, and discharge control can be started more rapidly. As a result, the time from the occurrence of a vehicle collision to the completion of discharge can be shortened.

次に、本実施形態における衝突時の放電処理について図3を参照して説明する。図3は、本実施形態における衝突検知から放電完了までの処理の流れを示すフローチャートである。図3に示すように、HV−ECU20が、衝突検知信号を受信すると(S10)、HV−ECU20は、MG駆動用コンピュータ18に、衝突対応の制御実行を指示する。この指示を受けたMG駆動用コンピュータ18は、システムリレーSR1,SR2をオフにし、インバータ12への電力の供給を遮断する(S12)。   Next, the discharge process at the time of the collision in this embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing from collision detection to discharge completion in the present embodiment. As shown in FIG. 3, when the HV-ECU 20 receives a collision detection signal (S10), the HV-ECU 20 instructs the MG drive computer 18 to execute control corresponding to the collision. Receiving this instruction, the MG drive computer 18 turns off the system relays SR1 and SR2, and cuts off the supply of power to the inverter 12 (S12).

続いて、回転電機10の回転数を確認し、当該回転数が第二閾値R2以下か否かを確認する(S14)。確認の結果、回転数が第二閾値R2を超過している場合には、インバータ12のスイッチング素子のうち、上アームの一相分、あるいは、下アームの一相分のみをオンにし、他のスイッチング素子をオフにする一相オン制御を実行する(S16)。   Subsequently, the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is confirmed, and it is confirmed whether or not the rotational speed is equal to or less than the second threshold value R2 (S14). As a result of confirmation, when the rotation speed exceeds the second threshold value R2, among the switching elements of the inverter 12, only one phase of the upper arm or one phase of the lower arm is turned on. One-phase on control for turning off the switching element is executed (S16).

一方、確認の結果、回転数が第二閾値R2以下の場合には、続いて、回転数が第一閾値R1以下か否かを確認する(S18)。確認の結果、回転数が第一閾値R1を超過している場合には、インバータ12のスイッチング素子のうち、上アームの三相分、あるいは、下アームの三相分のみをオンにし、他のスイッチング素子をオフにする三相オン制御を実行する(S20)。   On the other hand, if the number of revolutions is equal to or smaller than the second threshold R2 as a result of the confirmation, it is subsequently confirmed whether or not the number of revolutions is equal to or smaller than the first threshold R1 (S18). As a result of confirmation, when the rotation speed exceeds the first threshold value R1, among the switching elements of the inverter 12, only the three-phase portion of the upper arm or the three-phase portion of the lower arm is turned on. Three-phase on control for turning off the switching element is executed (S20).

さらに、回転数が第一閾値以下の場合には、回転電機10にd軸電流が流れるように、換言すれば、回転電機10にトルクを発生しないように回転電機10のコイルに通電するべく、インバータ12のスイッチング制御を行ない、平滑コンデンサ14を放電する放電制御を実行する(S22)。   Further, when the rotational speed is equal to or less than the first threshold value, in order to energize the coil of the rotating electrical machine 10 so that the d-axis current flows in the rotating electrical machine 10, in other words, without generating torque in the rotating electrical machine 10, Switching control of the inverter 12 is performed, and discharge control for discharging the smoothing capacitor 14 is executed (S22).

一相オン制御、三相オン制御を行なった場合は、定期的に、回転電機10の回転数を確認、すなわち、ステップS14、または、ステップS18に戻り、得られた回転数に応じた制御を実行する。   When the one-phase on control and the three-phase on control are performed, periodically check the rotation speed of the rotating electrical machine 10, that is, return to step S14 or step S18, and perform control according to the obtained rotation speed. Run.

以上の説明から明らかなとおり、本実施形態では、放電制御に先立って、回転電機10の回転数を低減する回転数低減制御を実行する。かかる構成とする効果を、回転数低減のために三相オン制御のみを実行する場合と比較して説明する。図4は、回転数低減制御を開始してからの回転電機10の回転数の変化を示すグラフである。図4において、実線L1は本実施形態での回転数の変化を、破線L2は、一相オン制御を行なわず、三相オン制御のみを行なった場合の回転数の変化を示している。また、本実施形態での回転数変化を示す実線L1のうち太線部分は一相オン制御の実行期間を、細線部分は三相オン制御の実行期間を示している。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the rotational speed reduction control for reducing the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is executed prior to the discharge control. The effect of such a configuration will be described in comparison with a case where only the three-phase on control is executed to reduce the rotational speed. FIG. 4 is a graph showing changes in the rotational speed of the rotating electrical machine 10 since the rotational speed reduction control is started. In FIG. 4, the solid line L1 indicates the change in the rotation speed in the present embodiment, and the broken line L2 indicates the change in the rotation speed when only the three-phase on control is performed without performing the one-phase on control. Further, in the solid line L1 indicating the rotation speed change in the present embodiment, the thick line portion indicates the execution period of the one-phase on control, and the thin line portion indicates the execution period of the three-phase on control.

三相オン制御のみを用いる場合には、衝突を検知した直後、換言すれば、回転電機10の回転数が比較的高い領域でも、三相オン制御が実行される。三相オン制御は、高回転数域では引きずりトルクが小さいため、三相オン制御のみの場合、図4に示すように、回転数が第二閾値R2に到達するまで時間がかかることになる。第二閾値R2に到達して以降は、高い引きずりトルクが得られるため、回転数は急峻に低下する。しかし、衝突検知してから第二閾値R2に到達するまでに時間がかかるため、結果として、衝突検知してから、放電制御が許容される第一閾値R1に到達するまでの時間が、長くなりがちである。   When only the three-phase on control is used, the three-phase on control is executed immediately after the collision is detected, in other words, even in a region where the rotational speed of the rotating electrical machine 10 is relatively high. Since the drag torque is small in the high rotation speed region in the three-phase ON control, in the case of only the three-phase ON control, it takes time until the rotation speed reaches the second threshold value R2, as shown in FIG. After reaching the second threshold value R2, a high drag torque is obtained, so the rotational speed decreases sharply. However, since it takes time to reach the second threshold value R2 after the collision is detected, as a result, the time from the detection of the collision to the arrival of the first threshold value R1 at which discharge control is allowed becomes longer. Tend to.

一方、本実施形態では、衝突を検知した後、即座に、一相オン制御を実行する。一相オン制御は、高回転数域での引きずりトルクが高い。そのため、本実施形態によれば、衝突検知してから、即座に、回転数が急激に低下していく。そして、回転数が第二閾値R2に到達すれば、低回転数域での引きずりトルクが高い三相オン制御に切り替えられる。その結果、回転数が第二閾値R2に到達した以降では、回転数は、より急峻に低下していき、迅速に第一閾値R1に到達できる。   On the other hand, in the present embodiment, the one-phase on control is executed immediately after the collision is detected. The one-phase on control has a high drag torque in the high rotation speed range. Therefore, according to the present embodiment, the number of revolutions rapidly decreases immediately after the collision is detected. When the rotational speed reaches the second threshold value R2, the control is switched to the three-phase on control in which the drag torque in the low rotational speed range is high. As a result, after the rotation speed reaches the second threshold value R2, the rotation speed decreases more rapidly and can quickly reach the first threshold value R1.

つまり、本実施形態のように、回転数に応じて、一相オン制御および三相オン制御を切り替えることにより、三相オン制御のみを用いる場合に比して、より迅速に放電を完了することができる。   That is, as in this embodiment, by switching between the one-phase on control and the three-phase on control according to the rotation speed, the discharge can be completed more quickly than when only the three-phase on control is used. Can do.

また、本実施形態のように、衝突時に、一相オン制御または三相オン制御として、引きずりトルクを生じさせることにより、衝突後の車両の惰性走行を低減することができ、より安全に車両を停車させることができる。   In addition, as in this embodiment, by generating drag torque as a one-phase on control or three-phase on control at the time of a collision, the inertial running of the vehicle after the collision can be reduced, and the vehicle can be operated more safely. It can be stopped.

また、本実施形態では、一相オン制御時に生じる引きずりトルクと三相オン制御時に生じる引きずりトルクとの大小関係が逆転する際の回転数R2を第二閾値として設定している。しかし、厳密に回転数R2を第二閾値とする必要はなく、当然、若干の誤差があってもよい。ただ、その場合であっても、第二閾値は、回転数R2より高い値であることが望ましい。   In the present embodiment, the rotation speed R2 when the magnitude relationship between the drag torque generated during the one-phase on control and the drag torque generated during the three-phase on control is reversed is set as the second threshold value. However, it is not necessary to strictly set the rotation speed R2 as the second threshold value, and there may naturally be a slight error. However, even in that case, it is desirable that the second threshold value is higher than the rotational speed R2.

10 回転電機、12 インバータ、14 平滑コンデンサ、16 直流電源、18 駆動用コンピュータ、22 衝突検知装置、24 電流センサ、26 位置センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 12 Inverter, 14 Smoothing capacitor, 16 DC power supply, 18 Driving computer, 22 Collision detection device, 24 Current sensor, 26 Position sensor.

Claims (2)

車両の走行駆動源の一つとして機能する回転電機の駆動システムであって、
前記車両の衝突また衝突の可能性を検知する衝突検知手段と、
直流電源から供給された直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に出力するインバータと、
前記インバータの端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記衝突また衝突の可能性が検知された際に、前記直流電源からの電力出力を遮断するとともに、前記回転電機の回転数を予め規定された第一閾値以下にする回転数低減制御を行ない、前記回転数が前記第一閾値以下になれば前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電するべく前記インバータを制御する放電制御を行なう制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記回転数低減制御において、前記回転電機の回転数が前記第一閾値より高い第二閾値超過の場合、前記インバータの上アームまたは下アームの一方のスイッチング素子を1相分のみオンにし、他のスイッチング素子を全てオフとする一相オン制御を行い、前記回転電機の回転数が第二閾値以下、かつ、第一閾値超過の場合、前記インバータの上アームまたは下アームの一方のスイッチング素子を3相分全てオフにするとともに、他方のスイッチング素子を3相分全てがオンとする三相オン制御を行なう、
ことを特徴とする回転電機の駆動システム。
A drive system for a rotating electrical machine that functions as one of the traveling drive sources of a vehicle,
Collision detection means for detecting the collision of the vehicle or the possibility of collision;
An inverter that converts DC power supplied from a DC power source into AC power and outputs the AC power to the rotating electrical machine;
A smoothing capacitor for smoothing a voltage between terminals of the inverter;
When the collision or the possibility of the collision is detected, the power output from the DC power supply is cut off, and the rotation speed reduction control is performed so that the rotation speed of the rotating electrical machine is equal to or less than a predetermined first threshold value. Control means for performing discharge control for controlling the inverter to discharge the electric charge stored in the smoothing capacitor when the rotational speed is less than or equal to the first threshold ;
With
In the rotation speed reduction control, when the rotation speed of the rotating electrical machine exceeds a second threshold value that is higher than the first threshold value, the control means sets one switching element of the upper arm or the lower arm of the inverter only for one phase. Turn on all the other switching elements have a row one phase oN control for turning off, the rotational speed of the rotary electric machine is equal to or less than the second threshold value, and when the first threshold exceeded, the arm or the lower arm on the inverter Three-phase on control is performed to turn off one switching element for all three phases and turn on the other switching element for all three phases.
A drive system for a rotating electrical machine.
請求項1に記載の回転電機の駆動システムであって、
前記第二閾値は、一相オン制御時に生じる引きずりトルクと三相オン制御時に生じる引きずりトルクとの大小関係が逆転する際の回転数である、ことを特徴とする回転電機の駆動システム。
The rotating electrical machine drive system according to claim 1 ,
The drive system for a rotating electrical machine, wherein the second threshold value is a rotation speed when the magnitude relationship between the drag torque generated during the one-phase on control and the drag torque generated during the three-phase on control is reversed.
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